Programa de Atualização Profissional
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extensão do problema
 os clientes especificam certas datas ou períodos – janelas de
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Apresentação resumida programação otimizada de frotas de embarcações

  1. 1. Programa de Atualização Profissional Programação otimizada de frotas de embarcações resumo da metodologia por Gláucio Bastos, M.B.A., Ch.E.
  2. 2. Programa de Atualização Profissional resumo  objetivo: a partir das características reais de diversos tipos de frotas de navios e embarcações de serviço, de cargas e de portos, é gerado um grande número de soluções iniciais da programação dos navios para servir as cargas em seus portos, que vão sendo refinadas em diversas etapas de otimização até ser alcançada a solução viável de maior retorno financeiro; esta solução é então trabalhada para se chegar à decisão quanto ao melhor ‘timing’ para o início dos carregamentos, considerando restrições nos portos, quanto à capacidade de berços e estoque no caso de granéis
  3. 3. Programa de Atualização Profissional necessidade  durante as últimas décadas houve um acirramento da concorrência entre as companhias de navegação, espremendo as margens de lucro a um mínimo  este quadro é causado e amplificado pela consolidação do setor manufatureiro, dando um maior poder de mercado para os proprietários da carga ou carregadores  para redução deste desequilíbrio, houve muitas fusões entre empresas de navegação, em busca da economia do ganho de escala
  4. 4. Programa de Atualização Profissional necessidade  essa tendência de fusões e agrupamentos leva a maiores frotas, distribuídas por áreas geograficamente muito extensas, que exigem um gerenciamento mais eficiente  esse quadro de alta complexidade e dinamismo, torna incertezas e atrasos fenômenos inevitáveis no funcionamento do transporte marítimo, causados por fatores como: condições climáticas adversas, avarias mecânicas, greves e infraestrutura insuficiente, tanto nos portos como a bordo
  5. 5. Programa de Atualização Profissional necessidade  neste contexto e considerando os longos prazos de entrega envolvidos, é imperativo para as companhias de navegação garantir a eficiência através da geração de programações de qualidade baseadas em métodos avançados de apoio à decisão, em termos de confiabilidade e pontualidade, que se mostram como o caminho mais curto e eficaz para se alcançar a redução de custos e a geração de margens de lucro mais elevadas
  6. 6. Programa de Atualização Profissional características das frotas  no transporte marítimo pode-se distinguir 03 diferentes modos de operações:  industrial – o proprietário da carga também controla uma frota de navios para transportá-la; a carga é uma certa quantidade de produto a ser enviado de um porto para outro dentro de janelas de tempo; todas as cargas são obrigatórias e precisam ser atendidas pela frota disponível; não há cargas spot opcionais; o objetivo é minimizar custos
  7. 7. Programa de Atualização Profissional características das frotas  no transporte marítimo pode-se distinguir 03 diferentes modos de operações:  tramp - são operações semelhantes a um serviço de táxi, onde os navios transportam as cargas disponíveis; é normal um operador ter algumas cargas contratuais e outras opcionais que podem ser atendidas se forem consideradas rentáveis; o objetivo é maximizar o lucro; e  liner – são operações semelhantes a linhas regulares de transporte, onde as embarcações navegam por itinerários pré-agendados e publicados, que buscam maximizar seu lucro
  8. 8. Programa de Atualização Profissional descrição do problema  o problema de programação de navio como é aqui analisado, aplica-se a qualquer tipo de frota e pode ser um problema de maximização de custo ou lucro, podendo envolver contratos de afretamento (COA), firmados para o transporte de determinadas quantidades ou tipos de carga entre portos específicos ou entre operações específicas, dentro de um certo prazo, por um pagamento acordado por tonelada ou por serviço  há casos em que a frota não tem capacidade suficiente para atender todos os COAs durante o horizonte de planejamento, assim algumas cargas podem ser atendidas por spot charters, que são afretados para uma única viagem
  9. 9. Programa de Atualização Profissional descrição do problema  janelas de tempo são impostas para o carregamento e, às vezes, também para o descarregamento  dependendo da operação, os navios podem servir cargas únicas ou múltiplas cargas simultaneamente, com um novo porto de carregamento sendo visitado e algumas cargas permanecendo a bordo  são consideradas operações com os navios existentes, sem mudanças no tamanho da frota pois, a curto prazo, tais alterações não são interessantes
  10. 10. Programa de Atualização Profissional descrição do problema  custos fixos são desconsiderados, já que não influenciam o planejamento de rotas e cronogramas ideais  custos de viagem variáveis considerados são provenientes principalmente do consumo de óleo combustível e diesel  é considerada uma frota heterogênea com características específicas dos navios, incluindo diferentes estruturas de custos e capacidades de carga  são cobradas tarifas de utilização do porto e canal, que dependem do tamanho do navio
  11. 11. Programa de Atualização Profissional dados considerados  o horizonte de planejamento é de 3.600 horas ou 150 dias  valor do frete (US$ / milha náutica / m3)  dados gerais:  tempos-buffer de viagem e de porto (hr) – folga de tempo em caso de possíveis atrasos  preço do IFO – interm.(viagem) e MDO (porto) (US$ / ton)  janela de tempo de operação padrão no porto (hr)  dados da carga:  identificação, volume (m3), peso (ton)  porto de carregamento, porto de descarregamento  horário de disponibilidade da carga no porto de carregamento (hr), horário de chegada da carga no porto de descarregamento (hr)
  12. 12. Programa de Atualização Profissional dados considerados  dados do navio:  identificação, capacidade volumétrica (m3), tonelagem de porte bruto (ton)  velocidade média (nós / hr)  consumo de IFO (ton / dia), consumo de MDO ocioso no porto (ton / dia)  dados do porto:  identificação, distância entre portos da viagem (milhas náuticas)  produtividade (m3 / hr), tarifa portuária (US$), operação da carga (US$ / m3)  ETAs disponíveis para chegada de navios (hr)
  13. 13. Programa de Atualização Profissional solução * pela heurística MSLS *  etapas da solução:  1ª: grande nº (no_init) de soluções iniciais é gerado por uma heurística parcialmente aleatória de inserção de cargas nos cronogramas dos navios  2ª: seleciona-se um certo nº (no_quick) das melhores (pelo critério do lucro ou custo) soluções iniciais para serem aprimoradas por uma heurística de busca local rápida  3ª: seleciona-se um certo nº (no_extended) das melhores soluções pela busca local rápida para serem aprimoradas por uma heurística de busca local estendida
  14. 14. Programa de Atualização Profissional resultados  a partir de dados de:  13 navios  50 cargas  9 portos entre sudeste dos EUA e oeste da Europa  obteve-se as seguintes evoluções no lucro da frota:  para no_init = 100, no_quick = 6, no_extended = 1  sol.inicial: pior = $ 628.638 / melhor = $ 1.127.639  sol.rápida: pior = $ 1.109.300 / melhor = $ 1.168.316  sol.estendida: $ 1.295.348  para no_init = 1000, no_quick = 14, no_extended = 4  sol.inicial: pior = $ 576.334 / melhor = $ 1.334.752  sol.rápida: pior = $ 1.183.747 / melhor = $ 1.334.752  sol.estnd.: pior = $ 1.237.389 / melhor = $ 1.334.752
  15. 15. Programa de Atualização Profissional resultados  conclusões:  para um menor nº de soluções iniciais, é evidente a contribuição efetiva de cada nível de otimização para o alcance da melhor solução final  para um grande nº de soluções iniciais, a otimização incluída em seu algoritmo de geração é suficiente para o alcance da melhor solução, antes mesmo dos dois níveis seguintes  por isso, como foi atingida a solução mais próxima da ótima, dificilmente ela pode ser otimizada e é melhor do que aquela alcançada com um nº menor de soluções iniciais, caracterizando a robustez do resultado
  16. 16. Programa de Atualização Profissional resultados solução ótima - dados das cargas: volumes
  17. 17. Programa de Atualização Profissional resultados solução ótima - dados das cargas: tempos 1.ETA porto carreg. 2.tempo viagem 3.tempo porto carr. 4.tempo porto desc. 5.tempo viagem red.
  18. 18. Programa de Atualização Profissional resultados solução ótima – resultado da programação: cargas com navios e portos 1.navio 2.porto carregam. 3.porto descarregam.
  19. 19. Programa de Atualização Profissional resultados solução ótima – resultado da programação: rotas dos navios carregados Port 2 Port 3 Port 1 Port 9 Port 5 Port 6 Port 7 Port 4 Port 8 Ship 9 Ship 10 Ship 12 Ship 1 Ship 3 Cargo 3 Cargo 5 Cargo 14 Cargo 10 Cargo 15 Ship 11 Cargo 16 Ship 2 Cargo 22 Ship 7 Cargo 24 Ship 5 Cargo 25 Ship 13 Cargo 27 Cargo 29 Cargo 31 Ship 6 Cargo 32 Ship 8 Cargo 42 Ship 4 Cargo 46
  20. 20. Programa de Atualização Profissional extensão do problema  caso a frota seja destinada ao transporte de um granel, como GNL p.ex., entre o porto de liquefação (carregamento) e o porto de regaseificação (descarregamento), é considerado haver limitação da disponibilidade de berço e de armazenagem (entre níveis máximo e mínimo) no porto de liquefação  se a produção exceder as obrigações contratuais para entrega de GNL, cargas spot são vendidas no mercado, inclusive através de navios de outra empresa de navegação, consideradas como meio de controlar o nível de estoque, sem lucro associado
  21. 21. Programa de Atualização Profissional extensão do problema  os clientes especificam certas datas ou períodos – janelas de tempo – quando podem ou não aceitar entregas  da janela de tempo para entrega é determinada a janela de tempo para carregamento  a entrega deve ocorrer dentro das janelas de tempo:  interna – períodos da preferência do cliente, e  externa – compreende além da interna, períodos adicionais de alguns dias antes e depois da interna  a entrega deve acontecer necessariamente dentro da janela externa, que também compreende a janela interna  se a entrega ocorrer nos períodos entre a janela interna e externa, haverá penalidades contratuais, como exemplificado na figura seguinte
  22. 22. Programa de Atualização Profissional extensão do problema ex. de função custo de penalidade proporcional ao quadrado do nº de dias antes ou depois da janela interna em que a entrega é feita – a janela interna é de 7 dias e a janela externa compreende também mais 7 dias antes e depois da janela interna
  23. 23. Programa de Atualização Profissional resultados da extensão do problema  considerando-se os mesmos dados e a solução apresentada para a 1ª parte do problema, na extensão, pela aplicação do método MILP, chegou-se à solução exata da minimização do custo de penalidade, atendendo-se ao mesmo tempo às restrições de berço e de estoque de GNL no porto de liquefação  na figura seguinte são apresentadas as partições de tempo ótimas definidas para o embarque de cada carga de GNL dentro de uma janela de tempo com o total de 21 partições de tempo corridas: 07 partições da janela interna com mais 07 antes e 07 depois, completando a janela externa
  24. 24. Programa de Atualização Profissional resultados da extensão do problema solução ótima: cargas e suas partições de tempo para início do carregamento partições de tempo: de 01 a 21 dentro da janela de tempo ex- terna

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